高中生物4.3遗传密码的破译选学知识梳理素材

遗传密码的破译素材阅读一、历史的步伐1、1866年，孟德尔提出遗传定律。

2、1883年，科学家发现马蛔虫配中的染色体数目只有体细胞中的一半。

3、1890年，科学家确认了减数分裂产生配子。

4、1891年，科学家描述了减数分裂的全过程。

5、1902年，鲍维丰(T.Boveri)和1903年萨顿(W.Sutton)在研究减数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗传因子载体，可说是染色体遗传学说的初步论证。

6、1909年的约翰逊(W.Johannsen)称孟德尔假定的“遗传因子”为“基因”，并明确区别基因型和表型。

7、1909年，詹森斯(F.A.Janssen)观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象，为解释基因连锁现象提供了基础。

8、1909年，摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)开始对果蝇迸行实验遗传学研究，发现了伴性遗传的规律。

他和他的学生还发现了连锁、交换和不分离规律等。

并进一步证明基因在染色体上呈直线排列，从而发展了染色体遗传学说。

1926年摩尔根提出基因学说，发表《基因论》。

9、20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。

10、1928年格里菲思的肺炎双球菌实验。

11、1940年艾弗里用纯化因子研究肺炎双球菌的转化的实验。

12、1941年提出了一个基因一种酶的假说。

一个基因一种酶假说暗示了基因的作用是指导蛋白质分子的最后构型，从而决定其特异性。

13、1944年，理论物理学家薛定谔发表的《什么是生命》一书中就大胆地预言，遗传物质是一种信息分子，可能类似作为一般民用的莫尔斯电码的两个符号：“·”、“—”，通过排列组合来储存遗传信息。

14、1952年赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验。

确认DNA是遗传物质。

15、1953年，沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。

16、1957年提出一个中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA 流向RNA，进而流向蛋白质。

《遗传密码的破译》1953年，沃森和克里克弄清DNA的双链双螺旋结构之后，分子生物学像雨后春笋蓬勃发展。

许多科学家的研究，使人们基本了解了遗传信息的流动方向：DNA→信使RNA→蛋白质。

也就是说蛋白质由信使RNA指导合成，遗传密码应该在信使RN A上。

的破译是六十年代分子生物学最辉煌的成就。

先后经历了五十年代的数学推理阶段和1961-1965年的实验研究阶段。

1954年，物理学家George Gamov根据在D NA中存在四种核苷酸，在蛋白质中存在二十种氨基酸的对应关系，做出如下数学推理:如果每一个核苷酸为一个氨基酸编码，只能决定四种氨基酸(41=4);如果每二个核苷酸为一个氨基酸编码，可决定16种氨基酸(42=16)。

上述二种情况编码的氨基酸数小于20种氨基酸，显然是不可能的。

那么如果三个核苷酸为一个氨基酸编码的，可编64种氨基酸(43=64);假设四个核苷酸编码一个氨基酸，可编码256种氨基酸(44= 256)，以此类推。

Gamov认为只有43=64这种关系是理想的，因为在有四种核苷酸条件下，64是能满足于20种氨基酸编码的最小数。

而44=256以上。

虽能保证20种氨基酸编码，但不符合生物体在亿万年进化过程中形成的和遵循的经济原那么，因此认为四个以上核苷酸决定一个氨基酸也是不可能的。

1961年，Brenner和Grick根据DNA链与蛋白质链的共线性(colinearity)，首先肯定了三个核苷酸的推理。

随后的实验研究证明上述假想是正确的。

1962年，克里克用T4噬菌体侵染大肠杆菌，发现蛋白质中的氨基酸顺序是由相邻三个核苷酸为一组遗传密码来决定的。

由于三个核苷酸为一个信息单位，有4^3=6 4种组合，足够20种氨基酸用了破译密码的竞赛中，美国的尼伦伯格博士走在前面。

他用严密的科学推理对蛋白质合成的情况进行分析。

既然核苷酸的排列顺序与氨基酸存在对应关系，那么只要知道RNA链上碱基序列，然后由这种链去合成蛋白质，不就能知道它们的密码了吗？用仅仅含有单一碱基的尿嘧啶〔U〕，做试管内合成蛋白质的研究。

密码子
遗传密码(英文：Genetic code)是一组规则，将DNA或RNA序列以三个核苷酸为一组的密码子转译为蛋白质的氨基酸序列，以用于蛋白质合成。

几乎所有的生物都使用同样的遗传密码，称为标准遗传密码；即使是非细胞结构的病毒，它们也是使用标准遗传密码。

但是也有少数生物使用一些稍微不同的遗传密码。

构成RNA的碱基有四种，每三个碱基的开始两个决定一个氨基酸。

从理论上分析碱基的组合有4的3次方=64种，64种碱基的组合即64种密码子。

怎样决定20种氨基酸呢?仔细分析20种氨基酸的密码子表，就可以发现，同一种氨基酸可以由几个不同的密码子来决定，起始密码子为AUG(甲硫氨酸) ，另外还有UAA、UAG、UGA三个密码子不能决定任何氨基酸，是蛋白质合成的终止密码子。

1994年版曾邦哲著《结构论》中对密码子和氨基酸的组合数学计算公式为:C1/4+2C2/4+C3/4=20氨基酸，C1/4+6(C2/4+C3/4)=64密码子。

(另有算法4*4*4=64，一个密码子里面三个碱基每个位置有4种可能)
1。

4.3 遗传密码的破译（选学）●备课资料尼伦伯格的后续实验（1）按比例加入２种核苷混合的多聚物由于当时还未分离RNApol酶，无法按设计的模板来合成RNA，但除了UUU，CCC，AAA，GGG以外，还必须破译其他的密码，Nirenberg又想出了一种新的方法，就是按一定的碱基比例来合成RNA。

比如在底物中加5份的UDP和1份的GDP，碱基比为U∶G＝5∶1，它们能组成的三联体不外乎8种：UUU，UUG，UGU，GUU，GGG，GGU，GUG，UGG。

U和G将随机地加入到三联体中，这样按比例各个位子上进入U和G的概率不同，如UUU∶UGG＝（5×5×5）∶（5×1×1）＝25∶1；同理UUU∶UUG ＝5∶1，根据这样的推测，在无细胞系统中以这种比例合成的mRNA产生的氨基酸的比例也应是相应的，这样可以推测出密码子的组成。

如氨基酸测定结果：苯丙氨酸（UUU）∶半胱氨酸（UGU）＝5∶1苯丙氨酸（UUU）∶缬氨酸（GUU）＝5∶5苯丙氨酸（UUU）∶甘氨酸（GUU）＝24∶1苯丙氨酸的密码子是已知的，由3个U组成，那么半胱氨酸一定是由2个U，1个G组成；缬氨酸同样如此；甘氨酸应是由一个U两个G组成。

S.Ochoa及其合作者获悉Nirenberg用polyU大获成功之后，利用身边保存着多种多聚核苷酸也开展了破译密码的研究，采用的方法也是加入不同比例的混合多核苷酸两组展开了激烈的竞争，经过两个组一年多的努力，结果搞清了各种氨基酸的碱基组成，但是并不知其顺序。

Nirenberg于1964年又采用三联体结合实验，一举破译了所有密码，取得了重大的突破。

（2）三联体结合实验从上面的实验结果不难看出，按比例合成RNA的方法不能解决最关键的顺序问题，此时擅长RNA 合成的Khorara就担负起直接合成有序多核苷酸的难题，1964年，正当Khorara刚刚奋力完成了第一批排列的核糖多核苷酸时，Nirenberg又有新的突破，使破译密码的艰难工作迅速达到了光辉的顶点，这种新的突破就是建立了三联体结合的新方法。